[發明專利]一種氫能汽車燃料電池系統及其控制方法

在審

• 申請號: 202011405129.2
• 申請日: 2020-12-04
• 公開（公告）號: CN112563536A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 李正輝;郝義國;李昌泉;胡帥;魏永琪;高全勇;孔凡崗;劉昕;高繼亮
• 申請（專利權）人: 武漢格羅夫氫能汽車有限公司
• 主分類號: H01M8/04082
• 分類號: H01M8/04082;H01M8/04089;H01M8/04111;H01M8/04119;H01M8/04537;H01M8/04746
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 龔春來

本發明提供一種氫能汽車燃料電池系統，涉及燃料電池系統技術領域；燃料電池系統包括電堆、空氣壓縮機、出堆節氣閥、氫氣瓶、電壓巡檢模塊和控制器；電堆上設置有空氣進氣口、空氣出氣口、氫氣進氣口、氫氣出氣口、排氫閥和排水閥；出堆節氣閥與空氣出氣口連通；空氣壓縮機通過空氣進氣口與電堆連通；空氣壓縮機與空氣進氣口之間設置有入堆節氣閥；氫氣瓶通過氫氣進氣口與電堆連通；氫氣瓶與氫氣進氣口之間設置有入堆氫氣閥；入堆氫氣閥分別與氫氣瓶和氫氣進氣口連通；控制器分別與空氣壓縮機、入堆節氣閥、出堆節氣閥、入堆氫氣閥和電壓巡檢模塊電性連接；本發明還提出一種氫能汽車燃料電池系統的控制方法；可以有效地減緩電堆性能的衰減。

技術領域

本發明涉及燃料電池系統技術領域，尤其涉及一種氫能汽車燃料電池系統及其控制方法。

背景技術

與目前廣泛采用的電力能源供應系統相比，氫能作為交通運輸行業的儲能物質，具有可以大規模穩定儲存、持續供應、遠距離運輸、快速補充的特點和優勢，在未來以分布式為主、零排放為特征的能源構架中，會存在一個氫能系統，與電力系統并存互補，共同滿足交通運輸、家庭生活、工業生產的能源需求。

燃料電池是一種以電化學反應方式將氫氣與空氣(氧氣)的化學能轉變為電能的能量轉換裝置。由于不經過高溫燃燒過程，唯一排放產物是水，因此無污染物排放；同時只要能保障氫氣的供給，燃料電池將會持續輸出電能。由于燃料電池突破了熱力學卡諾循環的效率限制，突破了傳統能源動力的模式，已成為現代科技發展的前沿技術。目前，以燃料電池為動力源的新能源汽車有了最為顯著的發展。包括豐田、本田、通用、奔馳在內的世界各大汽車制造商都在致力于燃料電池氫能汽車的研發，并逐步推向市場量產。

然而，現有的燃料電池氫能汽車存在燃料電池中電堆性能衰減較快的問題，這是制約燃料電池氫能汽車大規模商業化應用的重要因素之一。

發明內容

本發明旨在解決現有的燃料電池電堆中因各個單體電池電壓的一致性不好造成的電堆性能衰減的技術問題。

本發明的實施例提供一種氫能汽車燃料電池系統，包括電堆、空氣壓縮機、出堆節氣閥、氫氣瓶、電壓巡檢模塊和控制器；

所述電堆上設置有空氣進氣口、空氣出氣口、氫氣進氣口、氫氣出氣口、排氫閥和排水閥；所述出堆節氣閥與所述空氣出氣口連通；

所述空氣壓縮機通過所述空氣進氣口與所述電堆連通；所述空氣壓縮機與所述空氣進氣口之間設置有入堆節氣閥；所述入堆節氣閥分別與所述空氣壓縮機和所述空氣進氣口連通；

所述氫氣瓶通過所述氫氣進氣口與所述電堆連通；所述氫氣瓶與所述氫氣進氣口之間設置有入堆氫氣閥；所述入堆氫氣閥分別與所述氫氣瓶和所述氫氣進氣口連通；

所述控制器分別與所述空氣壓縮機、所述入堆節氣閥、所述出堆節氣閥、所述入堆氫氣閥和所述電壓巡檢模塊電性連接；所述電壓巡檢模塊用于檢測所述電堆中各個單體電池的電壓。

在一些優選地實施例中，所述氫能汽車燃料電池系統還包括中冷器；所述中冷器設置在所述空氣壓縮機與所述空氣進氣口之間；所述空氣壓縮機通過所述中冷器與所述空氣進氣口連通。

在一些優選地實施例中，所述氫能汽車燃料電池系統還包括增濕器；所述增濕器設置在所述空氣壓縮機和所述空氣進氣口之間；所述空氣壓縮機通過所述增濕器與所述空氣進氣口連通；所述出堆節氣閥通過所述增濕器與所述空氣出氣口連通。

在一些優選地實施例中，所述氫能汽車燃料電池系統還包括氫氣循環泵；所述氫氣循環泵與所述控制器電性連接；所述氫氣循環泵分別與所述氫氣出氣口和所述氫氣進氣口連通；所述氫氣循環泵與所述氫氣進氣口之間設置有單向閥；所述單向閥分別與所述氫氣循環泵和所述氫氣進氣口連通；所述氫氣循環泵與所述單向閥配合用于將所述電堆中未反應完的氫氣通過所述氫氣進氣口循環至所述電堆中。